2006-09-02

Luz ¿onda o partícula?

Sir Isaac Newton era un tipo respetable en su tiempo, no en vano es uno de los mayores científicos de la historia, participando en varias ramas de la ciencia y llegando a presidir la London Royal Society. Sin embargo parece ser que tenía un caracter bastante fuerte y no se llevaba bien con mucha gente. Su polémica más famosa fue la disputa que mantuvo con Leibniz sobre la invención del cálculo, pero no fue la única. Huygens también sufrió a Newton.

Christiaan Huygens (14 de abril de 1629 - 8 de julio de 1695), estableció una teoría para la luz, según la cuál esta era una onda, que al igual que el sonido en nuestros oidos, impactaba en nuestros ojos produciendo la sensación visual. Con esta teoría consiguió explicar fenómenos de refracción e interferencia e incluso los anillos de Newton (que no son más que un fenómeno de interferencia). Sin embargo, a lo largo del siglo XVIII la idea que prevaleció fue la propuesta por Newton, según la cual, la luz no era otra cosa que chorros de partículas que impactaban contra nuestros ojos, y que cambiaban su velocidad dependiendo de la densidad del medio, consiguiendo explicar así fenómenos como la difracción en medios transparentes o la reflexión en espejos.

¿Quién tenía razón? Pues al principio la razón la tenía Newton, o al menos se la dieron a él, es de suponer que por su figura de gran científico, sin embargo, con el paso del tiempo, la teoría ondulatoria ganó adeptos.

La idea de Huygens era suponer la luz como una onda longitudinal, al igual que el sonido, que se moviera por un medio, que era el eter. El problema es que las ondas longitudinales solo se propagan por los solidos, así que el eter debería ser un sólido que dejara pasar a los cuerpos... ¡un gran dilema!

Pero en 1801 llegó Thomas Young, y hizo ver al mundo que luz más luz puede dar oscuridad. Nació aquí el experimento de la doble rendija, uno de los más importantes de la historia de la ciencia, tanto como para el caso que nos ocupa como para otro del que espero hablar en no mucho tiempo.

El experimento de la doble rendija consistía en colocar una fuente de luz detrás de una lámina, en la que se habían hecho dos rendijas muy finas, al ver el resultado en una pantalla, se veían franjas de luz y franjas oscuras. Si, como decía Newton, la luz fueran partículas, debería haber luz en toda la pantalla, nada impediría a las particulas ir a donde quisieran, sin embargo allí estaba las franjas oscuras. La idea de Young fue compararlo con las ondas en un estanque; si coinciden dos ondas en su parte superior, el resultado será una cresta mayor, pero si resulta que coincide una cresta de una onda, con un valle, el agua quedará a la misma altura que si no pasara nada. Esto, extrapolado a la luz, explicaba las interferencias y demostraba por tanto que la luz es una onda.

Conjuntamente, el físico francés, Augustin-Jean Fresnel, aportó todo el aparato matemático a la teoría ondulatoria, dándole rigor y mayor credibilidad aún. Pero la teoría de una vibración longitudinal se mantenía, y aquello seguía sin encajar, hasta que Fresnel encontró que los fenómenos de interferencia, no se producian trabajando con dos haces de luz polarizada perpendicularmente, de manera que algo debería ocurrir en la dirección perpendicular a la propagación y dedujo que no era otra cosa que la vibración de la luz.

En 1850, Hippolyte Fizeau, en colaboración con Léon Foucault, contruyó el primer aparato para medir directamente la velocidad de la luz, ya que antes estaban relacionadas con medidas astronómicas.

15 años después, en 1865, James Clerk Maxwell presenta sus ecuaciones sobre la propagación de la luz (y del campo electromagnético en general, como comprobaría Heinrich R. Hertz). Las ecuaciones originales de Maxwell eran 20 con 20 variables, y aunque el mismo Maxwell intentó una reformulación más sencilla, no fue hasta 1884 cuando Oliver Heaviside y Josiah Willard Gibbs dieron la formulación vectorial moderna, más comoda y que permite ver las relaciones entre ellas con más facilidad.

Y así quedaba demostrado que la luz no eran partículas, sino ondas. Pero aún quedaba por explicar el efecto fotoeléctrico... una pequeña nube negra que pronto se convertiría en una tormenta de cambios.

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2 Comentarios:

At 10:56 p. m., Blogger Lore said...

Q gran discusión la que se planteó en su momento,y la verdad que la solución fue cuanto menos sorprendente y revolucionaria.Aún hoy cuesta imaginarse la luz como onda y partícula a la vez.

 
At 11:22 p. m., Blogger Sergio said...

Bueno, bueno, por ahora la luz son ondas, no adelantes cosas, Lore, que la historia continuará en cuanto la elabore un poco ;)

 

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